Dit is een artikel uit het NRC-archief De artikelen in het archief zijn met behulp van geautomatiseerde technieken voorzien van metadata die de inhoud beschrijven. De resultaten van deze technieken zijn niet altijd correct, we werken aan verbetering. Meer informatie.

Martin Veltman, Nobelprijswinnaar.

Leo van Velzen
Bekijk hele krant

NRC Handelsblad

Economie

Interview

Mopperend briljant

Volgend jaar gaat de LHC-versneller van CERN echt van start. Nobelprijswinnaar Martin Veltman had liever een elektronenversneller laten neerzetten.

“U maakt er weer een knoeiboel van.” Brommend rommelt theoretisch fysicus en Nobelprijswinnaar Martin Veltman (77) in een ladenkast, op zoek naar een servet om het tafelkleed te deppen. De verslaggeefster schonk thee – mevrouw Veltman had de theespullen al klaar gezet – maar de tuit van de theepot lekte.

Mopperen doet Veltman regelmatig tijdens de twee lange gesprekken aan tafel in de serene en lichte Bilthovense villa. Meestal goedmoedig, maar niet altijd. Want Veltman is direct. En uitgesproken. Hij heeft aan zijn lange carrière in de theoretische natuurkunde ‘hele goede vrienden’ overgehouden, vertelt hij, maar hij maakte ook veel mensen mee die ‘incompetent’ waren, ‘op geld en roem uit’ of erger.

Zulke ‘lieden’ maakten het leven er niet makkelijker op, zegt hij. Zoals toen hij samen met zijn promovendus Gerard ’t Hooft in 1972 de ijktheorie publiceerde waarvoor zij samen later (in 1999) de Nobelprijs kregen. “Ik stond met dat werk totaal alleen in 1970. De mensen maakten me uit voor gek. Maar toen het wat bleek voor te stellen, waren er ineens 27 lieden die beweerden dat ze hetzelfde hadden ontdekt.”

En terwijl het in 1975 leek alsof “de hele wereld aan het onderwerp gewerkt had”, verdween Veltmans eigen naam naar de achtergrond, zegt hij. “Dat was niet makkelijk, hoor. Dat was de zwartste periode van mijn leven.” En dan met spot: “Maar ik heb het overleefd.”

Zijn liefde voor het vak overleefde eveneens. Nog wekelijks gaat Veltman naar lezingen op het Nederlands instituut voor deeltjesfysica, het NIKHEF, waar hij steevast een paar kritische vragen stelt. En waar naar hem wordt geluisterd, want Veltman weet veel: niet alleen van de theoretische natuurkunde, maar ook van het CERN. Daar moet volgend jaar de LHC-versneller echt gaan werken; vandaar dit gesprek.

De natuurwetenschappen zijn een jeugdliefde?

Veltman: “Ja, met die vakken kon ik uit de voeten. Ze kwamen mij aanwaaien. En je moet altijd de dingen doen die je moeiteloos afgaan.”

Omdat je dan het verst komt en het prettigst leeft?

“Maak er maar van wat u wilt. Maar zonder talent haal je het niet, hoor. En het duurt lang voordat je werkelijk weet wat het vak inhoudt.

“Zelf was ik toen al 23, 24 jaar, maar dat is een zuur verhaal. Daarin speelde mee dat wij in Nederland zo vreselijk hadden geleden in de oorlog: alle goeie docenten waren weg. En die achterstand heeft Nederland trouwens lang gehouden, tot in de jaren vijftig, toen het CERN, het Europees instituut voor kernonderzoek, werd opgericht (in 1954).”

U zat bij CERN van 1961 tot 1966. Hoe was dat?

“De grote happening voor mij was het neutrino-experiment dat vanaf 1963 liep. Al leerden we daar, met alle respect, niet veel van. De reden daarvoor was dat er in de jaren vijftig op CERN weinig mensen met ervaring waren. Dus in de jaren daarna zaten er een heleboel lui in allerlei posities waar ze bij god niet hoorden. En het duurde een tijd voordat competente mensen competente dingen gingen doen.”

Uw verblijf bracht u als theoreticus wel dichtbij de experimenten?

“Ja, eens in de week ging ik bij alle experimenten langs. Dat waren er een stuk of twintig, opgesteld rond het Proton Synchrotron (PS). Die PS-versneller had een diameter van maar 200 meter, dus je kon er gewoon langs lopen, rondkijken en praten met die experimentele lui. Daar heb ik ontzettend veel van geleerd. Want je kunt wel allerlei theorieën verzinnen, maar als je niet aanvoelt of ze bij de meetgegevens passen, dan kom je nergens.”

In die periode, zegt Veltman, was er nog weinig bekend over de bouwstenen van ons heelal. Er waren elektronen, muonen en neutrino’s – samen de ‘leptonen’ die aan de elektromagnetische en de zwakke kernkracht gehoorzamen. En er was een verbluffende hoeveelheid deeltjes met uiteenlopende eigenschappen. “Maar van hoe we toen de toekomst zagen, is niet veel uitgekomen”, zegt Veltman. “Ik heb ervan geleerd hoe moeilijk het is om de natuur te vangen. Ik zal dus de laatste zijn om te veel te geloven in theoretische voorspellingen..”

Toch ontkiemde niet lang daarna het Standaard Model. De leptonen zijn daarin in drie families gerangschikt. De andere deeltjes bleken samengesteld uit quarks, die in het Standaard Model ook in drie families zijn ondergebracht. Verder geeft het Standaard Model dankzij de ijktheorie van Veltman en ’t Hooft, een wiskundig fundament aan de sterke kernkracht die de quarks bij elkaar bindt en aan de elektromagnetische en de zwakke kernkrachten (samen: de elektrozwakke kracht) die atomen bij elkaar houden.

Vormden de jaren zestig en zeventig dus een gouden periode in de fysica?

“Nou, de zestiger jaren waren sloom, hoor. Het idee dat al die deeltjes waren samengesteld uit quarks werd langzamerhand geaccepteerd; we moesten erin gaan geloven. Maar de enige werkelijke stroomversnelling is die welke ik met Gerard ’t Hooft in 1972 zelf gemaakt heb. Onze ijktheorie, die eindelijk een wiskundige basis gaf aan de krachten tussen de deeltjes uit het Standaard Model, die maakte van de deeltjesfysica echt een ander boek: dát was een waterscheiding.”

Ondanks, of wellicht dankzij, het succes hield de samenwerking tussen de (voormalig) promotor en (voormalig) promovendus geen stand. Misschien speelde verschil in karakter mee, zegt Veltman wat schouderophalend. “Ik ben veel extraverter. Maar wat er daarna gebeurd is, heeft mij geweldig geschokt.”

De kilte tussen hen bereikte een dieptepunt in 1997. De Volkskrant citeerde toen ’t Hooft. Veltman zou destijds ‘niets hebben gezien’ in diens werk aan de quantum chromodynamica (QCD) die de sterke kracht tussen quarks beschrijft. En ’t Hooft zou dat werk juist daarom niet gepubliceerd hebben. Zo verspeelde hij mogelijkerwijs een Nobelprijs.

Die Nobelprijs voor QCD ging in 2004 naar David Gross, Frank Wilczek en David Politzer, voor hun werk uit 1973. En kort voor het Volkskrant-artikel in 1997 had óók Veltman deze drie mannen de ontdekkers van QCD genoemd, in een boekrecensie in het vakblad Physics Today. “Maar”, zegt hij, “ik herhaalde wat algemeen geaccepteerd was en ik deed dat zonder bijbedoelingen.”

“Zeker”, zegt hij ook, “ik heb het werk van ’t Hooft in 1972 niet op waarde geschat. Maar hij had het toen, of in het jaar daarna toen hij al gepromoveerd was, toch zonder mij kunnen publiceren?”

Nee, dat is misschien geen stap die een promovendus vlug neemt. “Maar daar staat tegenover dat ik mijn promovendi op congressen altijd naar voren schoof en dat ik het werk aan de ijktheorie voor de elektrozwakke kracht al grotendeels had voorbereid, toen ’t Hooft bij mij kwam promoveren. Hoe prettig dat voor hem was, heeft hij bij mijn weten nou nooit gezegd.”

Hoe was het om daarna in 1999 samen de Nobelprijs te krijgen?

“Weet u, die hele business begon in 1972. En nu vraagt u mij hoe ik me 27 jaar later voelde, na al die jaren waarin telkens wel weer gesteggel was over wie wat had bijgedragen aan de ijktheorie.

“Wel, toen ze belden, veranderde ik van de ene op de andere seconde in een blok ijs. Ik voelde niks. Mijn gevoel kwam pas terug toen ik in Zweden voor de koning stond.”

Terug naar CERN. Daar kreeg u in de jaren zeventig wél erkenning, want u werd gevraagd voor de Scientific Policy Commission, die de koers uitzet…

“Ja, toen heb ik eerst uren op bed liggen nadenken of ik dat wel moest doen. Commissies zijn niks voor mij; ik krijg al gauw met iedereen ruzie.” Lacht spottend. “Ik denk altijd dat ik het beter weet.

“Maar toen besloot ik het te doen en voor LEP te vechten: een nieuwe versneller waarin elektronen op hun antideeltjes (positronen) botsen. Zo’n machine is niet te vergelijken met de huidige LHC-versneller. De magneten in LEP waren bijvoorbeeld de simpelheid zelve: een draad in een stuk beton.

“Kijk: de beperkende factor in cirkelvormige versnellers is hun straal. Hoe scherper de bochten die de deeltjes moeten draaien, hoe meer energie ze onderweg in de vorm van remstraling kwijtraken. En lichte deeltjes, zoals de elektronen in LEP, verliezen meer energie dan zware deeltjes, zoals de protonen in LHC. Om dat verlies te beperken is voor elektronen dus al snel een grotere versneller nodig en daarmee een langere tunnel. Zware protonen, zoals in de LHC-versneller, kunnen in dezelfde cirkel wél tot veel hogere energie worden opgejaagd, zolang krachtige en dus dure magneten er maar voor zorgen dat ze niet uit de bocht vliegen.

“Nou goed, ik besloot voor het hoogst haalbare voor elektronen te gaan: een machine van 250 giga-elektronvolt (GeV).”

Maar er werd niet naar u geluisterd…

“Het besluit viel in 1980. Ik zie John Adams, de toenmalige CERN-directeur, nog staan. Aan de ene kant zat ik, met mijn wens voor een 250 GeV-machine. Aan de andere kant waren er mensen zoals mijn oud-promotor Van Hove die een machine van 150 GeV wilden.”

Terzijde: “Dat waren mensen van voor de waterscheiding. Die begrepen niet waar ze mee bezig waren.

“Maar goed. Adams zei toen: we gaan voor 200 GeV. En zo is het, op 10 GeV na, gebeurd.”

Een compromis…

“Nee, een koehandel. Maar ik zag dat ik geen schijn van kans had om die 250 GeV erdoor te krijgen en heb toegegeven. Daar heb ik nog alle dagen spijt van en iedereen trouwens, want het zijn precies die 50 GeV die het verschil maken.

Dan hadden we begin jaren negentig bij LEP het laatste ontbrekende deeltje uit het Standaard Model, de langverwachte Higgs, al gevonden?

“Als die bestaat wel, ja, en we hadden ook iets over zijn eigenschappen geleerd. Want het mooie van zo’n elektronmachine is dat die hele schone botsingen oplevert. Alle botsingsenergie gaat rechtstreeks in de productie van nieuwe deeltjes zitten, je hebt niet al die rommel die LHC wél oplevert.

“Maar goed, later is men bij de aanleg van de LEP-tunnel (waar nu ook de LHC-versneller in is gebouwd) op waterzakken gestuit, grote waterreservoirs aan de voet van de Jura. Dus volgens de CERN-directeur die er toen was, Herwig Schopper, had een 250-GeV machine nooit kans van slagen gehad, omdat een nog grotere machine niet tussen Genève en die waterzakken had gepast. Enfin, dat kan ik niet beoordelen.”

Wegens uw voorkeur voor elektronmachines had u ook liever een elektronversneller als opvolger van LEP gezien, in plaats van de LHC?

“Kijk, de Large Hadron Collider is er gekomen op voorspraak van Carlo Rubbia, die in de ijselijke positie zat dat hij én Nobelprijswinnaar én directeur van CERN was. Hij hield niet van elektronmachines. Hij noemde het speeltjes voor theoreten – misschien omdat ze zulke schone botsingen geven, ik weet niet waarom.

“Maar LHC is een geweldig beperkte machine, waarin je met een beetje geluk nét het Higgsdeeltje kan zien.”

Een Higgsdeeltje, vat Veltman samen, ontstaat alleen als twee quarks op elkaar botsen. Maar in de LHC-versneller draaien protonen rond, kerndeeltjes waar drie quarks in zitten – als drie pitjes in een vuilnisbak.

“En wat gebeurt er als je twee van die vuilnisbakken tegen elkaar gooit? Dan zie je maar heel af en toe een botsing tussen twee pitjes. In praktische termen: van elke miljard botsingen wordt er maar eentje verwacht die een Higgs oplevert. De detectieapparatuur van de grote experimenten bij LHC moet dus op de een of andere manier 99.999.999 botsingen weggooien en die ene bewaren. Ik kan u vertellen: die lui daar knijpen hem.”

Er zijn bovendien theoretische haken en ogen. Want alle veronderstellingen over de Higgs zijn afgeleid uit één enkel, goed gemeten getal, legt Veltman uit. Dat is de zogeheten rho-parameter van de zwakke kracht die op minutieuze wijze van het Higgsdeeltje afhangt. “De natuur heeft ons daarmee een smerige streek geleverd: zij heeft één getal gegeven en daar bouwen we alles op. Het is een piramide op zijn kop.”

Zal de natuur dus misschien heel anders in elkaar blijken te zitten?

“Weten wij veel? Sinds wanneer kunnen we uit één getal de hele wereld deduceren?

“Maar kijk, u zit tegenover iemand die elke week langs de experimenten ging. En het wordt een ander verhaal als je tegenover iemand zit die tien jaar of meer van zijn leven aan een experiment besteedt. Dan ga ik niet arrogant roepen: volgens mij zit het zo.”

Zou het niet ook leuk zijn als de LHC iets onverwachts oplevert?

“Leuk, leuk, dat is het woord niet. Ik moest een toespraak houden bij de sluiting van de LEP-versneller, en mijn laatste plaatje liet een openstaande deur zien waar licht doorheen viel. LHC was de sleutel en dát is hoe ik het wil zien: laten we eens gaan kijken hoe het achter die deur is.”

Is er, als de Higgs wél wordt gevonden, weer een nieuwe versneller nodig?

“Nou, je mag blij zijn als ze de Higgs vinden. Maar wat doet dat ding? Heeft het nog een verder leven? Dat wil je ook weten…”

Er zijn elke keer nieuwe vragen?

“Ja, dat is een interessante vraag: of dat ooit ophoudt.”

Wat denkt u?

“Ik weet het niet. Ik ben alleen bang dat de huidige machines de laatste zijn. Want de mens is niet rationeel: die voert liever oorlog dan machines te bouwen. Een nieuwe elektronmachine zou je kunnen betalen met het geld dat de Amerikanen in één maand aan Irak uitgeven. Dat is toch vreselijk?”

De vragen drogen dan volgens u op door het menselijk tekort?

“Nou, ik kan u niet genoeg zeggen hoe dikwijls ik zit te denken dat wij de aarde plunderen. We gebruiken alle olie op, alle andere grondstoffen en ga zo maar door. En onze kinderen? Die krijgen die geplunderde wereld plus een aantal spirituele dingen. De musea, en vooral ook de wetenschap.”

U wilde hun wetenschap nalaten?

“Ja, in de jaren zestig moesten we ons aan de universiteiten bezinnen op de vraag of ons werk zin had voor de maatschappij. Nou, dat heeft mij nooit geïnteresseerd.

“Maar ik stelde mij wel de vraag: doe ik iets wat een soort blijvend gevolg heeft? En ik put nu zo’n vreugde uit het feit dat mijn werk blijft voortbestaan.

“Dat is iets heel anders dan het ontwerpen van een nieuw merk automobiel. Het gros van de dingen in deze maatschappij verdwijnt gewoon. Wat blijft is wetenschap en cultuur.”

Later, als het gesprek weer over de natuurkunde en de Higgs gaat, onderbreekt Veltman zichzelf nog één keer: “Het idee dat Iraniërs hier geen kernenergie meer mogen studeren, dat is zo belachelijk dat ik kreun van ellende. De informatie die hier gegeven wordt, is publiekelijk toegankelijk. Die kan je op het web vinden. Je kunt die collegedictaten kopen!”

Dus die maatregel is een wassen neus?

“Totaal! U denkt toch niet dat ze hier college geven in het maken van atoombommen? Hoogstens van kernreactoren. En waarom zouden deze landen geen reactoren mogen hebben? We hebben een commissie die daar toezicht op houdt, in Wenen. Het Internationaal Atoom Energie Agentschap van El Baradei, weet u wel.”

Veltman schudt zijn hoofd. En hervat dan zijn eerdere uitleg over het Higgsdeeltje. Het gaat uiteindelijk om de zuivere natuurkunde.